[发明专利]用于电气车辆的迅速可逆充电设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于对电池进行充电以及用于从电池对负载进行供电的设备的可逆性，特别涉及这样的设备：其集成在车辆之中，使得通过控制网络的被吸收电流对电池进行再充电或由车辆的电池对负载供电成为可能。

背景技术

“可逆性”在本说明书的上下文中意味着同一设备具有由电源网络对电池进行充电的第一功能以及由电池产生到电气网络或负载的电力的第二功能的能力。

电气车辆的主要缺点之一涉及其可用性。特别地，当其电池被放电时，电气车辆贯穿可长达几小时的再充电时间段保持不可用。为了减小对电池进行再充电的时间段，通过增大从网络取得的电流来增大充电电力是已知的实践。还已提出，从三相网络而不是从单相网络取得此电流，充电电力在电流从三相电源网络取得时较大。

当可再充电电气车辆或混合动力车具有可观的再充电电力、由此允许迅速的充电时，由于电子再充电拓扑是可逆的，可出现两种运行机会。

第一功能使得根据配电网络操作者的设置点将能量返回到电源网络成为可能，由此，向操作者提供了在具有足够数量的车辆的情况下使得电源网络的管理最优化的可能。

第二功能使得在家庭用电网故障时将车辆用作替代性电源或在不存在电源的地方将此电源用作发电机成为可能。

文献JP 2008199780、JP 2007062642、JP0812612、US5099186介绍了这样的结构：其包含两个变换器、两个机器以及位于电池和连续母线之间的DC/DC升压与可逆转换器。这些结构仅仅允许与单相网络之间的交换。另外，变换器不能应用于能够适应三相充电的电气车辆。

文献WO 2004009397介绍了用于对电气车辆的电池进行充电的设备，其使得电力仅仅借助继电器对电路的重新配置送回到电源网络成为可能，且其需要不能装在车上的最少的滤波电感器。另外，这种充电设备的电池的电压必须与电源网络的电压兼容。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上面提到的缺点，特别是提出一种集成可逆充电设备，该设备使得可以直接由单相或三相网络对机动车电池进行充电并在不使用接触器的情况下做到这一点，并可以对负载供电或将电力返回到网络。

根据第一实施形态，本发明的主题因此为一种电子设备，其用于对耦合到电池的机动车的牵引系统产生电力和/或充电，包含：第一整流器级，其被设计为连接到电源网络或将被供电的负载；第二变换器级，其被设计为连接到电池；用于对在第一级和第二级之间流动的平均电流进行调节的装置。

此设备包含控制装置，控制装置能够对电力在电源网络和电池之间的传送或负载的供电进行控制。

优选为，控制装置包含：电流调节装置，其能够作为电源网络电流设置点的函数地对网络的电源电流进行调节；电压调节装置，其能够调节负载端子上的电压。

另外，该设备还包含连接装置，连接装置能够将第一整流器级直接连接到三相或单相电网——例如三相电源网络或单相电源网络——或负载。

还可以将整流器输入级连接到交流或直流单相电源。

有利的是，第一整流器级可包含：第一受控整流装置，该装置能够对第一开态方向的电流进行整流；第二受控整流设备，其能够对与第一开态方向相反的第二开态方向的电流进行整流。

第一级还可包含续流装置，其能够在第一级的其它元件处于关态时允许电流在第二级中流动。

优选为，续流装置包含：第一续流电路，其能够允许电流以一个方向流动；第二续流电路，其能够允许电流以与第一电路的方向相反的另一方向流动。

续流装置优选为包含至少一个续流二极管和/或至少一个续流晶体管。

续流二极管——其可在功能上消除，以便有利于短路输入级的臂的短路——具有减少由于耗散引起的损耗的优点。特别地，二极管中的耗散比电流必须在串联的两个二极管和两个晶体管中流动时相比小得多。在控制偏离或丧失情况下的运行安全性上也具有优点。特别地，在这种情况下，所用的过程限制到命令所有晶体管为关态，定子线圈的电流于是能继续流经此二极管。

在与续流二极管的开态方向相反的方向上，可使用续流晶体管。此受控续流晶体管于是仅仅在电流以与续流二极管开态方向相反的方向流动且第一级的其它晶体管处于关态时处于开态。

由于该设备可被设计为安装在包含至少一个电气牵引设备——即至少包含电动机和变换器级的设备——的机动车中，第二变换器即可有利地通过车辆牵引系统的变换器级来形成。

通过这种方式，充电设备因此集成在车辆中，在使用车辆已经存在的变换器级的程度上不需要使用附加的变换器输出级。